Propietats i Tractaments dels Materials: Metalls i Aliatges

Propietats Termodinàmiques i Fenòmens

Transmissió de la Calor

És la propagació de la calor des d’un punt de temperatura més elevada a un de temperatura més baixa. Tipus de transmissió:

• Convecció: Transferència de calor on intervé un gas o líquid que transporta energia tèrmica entre dues zones.
• Conducció: Transferència de calor d'un punt a un altre de diferents temperatures.
• Radiació: Calor emès per un cos.

Relacionat amb circuits elèctrics: Llei d'Ohm: I = V/R; V = I·R

Fenòmens de Degradació

Oxidació

Procés pel qual un element perd electrons. Combinació d'una substància amb oxigen o altres radicals oxidants.

Corrosió

Procés de degradació lenta i progressiva d’un metall per l’acció d'agents externs químics o elèctrics.

Anàlisi de Costos

Classificació dels costos associats a processos industrials:

• Costos materials: Preu dels materials.
• Costos energètics: Estan molt relacionats amb els costos materials i els ambientals.
• Costos ecològics i ambientals: Relacionats amb la degradació de l’entorn i la sostenibilitat.
• Costos de salut: Relacionats amb la toxicitat i les malalties.

Metalls i Aliatges

Aliatges

Definició: Mescla homogènia de dos o més elements, dels quals, com a mínim, un ha de ser un metall.

Presenten propietats força diferents de les dels elements originals per separat, i de vegades n’hi ha prou amb afegir-ne una quantitat molt petita. S'utilitza per millorar algunes propietats: resistència mecànica o a la corrosió, duresa, etc.

Composicions Comunes

• Llautó: Coure + Zinc
• Bronze: Coure + Estany
• Fosa (Colada): Ferro + Carboni (> 4%)
• Acer: Ferro + Carboni (< 2,1%)

Metalls Ferris: Acer i Ferro

Conformació per DEFORMACIÓ plàstica.

Acer: Laminació

• Laminació en calent: S’escalfen prèviament els lingots d'acer colat a una temperatura que permeti la seva deformació per un procés d'estirament i desbast que es produeix en una cadena de cilindres a pressió anomenat tren de laminació.
• Acer laminat en fred: Es realitza per mecanitzat. Confereix elasticitat, resistència a tracció i alta qualitat superficial. És adient per a processos de plegat. Aplicacions més habituals: indústria de l’automòbil, electrodomèstics, mobiliari metàl·lic.

Tractaments de l'Acer

Tractaments Mecànics

Augmenten la resistència a tracció, la duresa i el límit elàstic. Els ja vistos inclouen: emmotllament, forja, laminació, extrusió, encunyació, trefilatge.

Tractaments Tèrmics

Milloren les propietats dels metalls.

• Tremp: Escalfament de l’acer i després refredament ràpid.
• Reveniment o Revinguda: Els acers trempats s’escalfen i després es refreden a temperatura ambient.
• Recuita: Escalfament a temperatura elevada i refredament lent.
• Normalització: Escalfament a 900ºC per millorar les propietats mecàniques.

Protecció contra la Corrosió

Galvanització: Protecció de la corrosió mitjançant un recobriment de zinc. La immersió en calent en bany de zinc fos és el més aconsellable per a construcció. Cal evitar el contacte amb guix, ja que pot produir corrosió.

Classificació de Foses i Acer

Fosa (Classificació)

Exemples: bancs, fonts, portes. Tipus: Blanca, Grisa laminar, Grisa mal·leable / Grisa dúctil.

Acer (Classificació General)

Acer baix en carboni / Acer mig en carboni / Acer alt en carboni.

Acer Inox (Classificació)

Acer amb un mínim del 13% de Cr:

• Per a interiors: acer al crom.
• Per a exteriors: acer al crom-níquel.
• Per a zones industrials i marítimes: acer al crom-níquel-molibdè.